近日，我?；瘜W(xué)化工學(xué)院朝魯門研究員團(tuán)隊(duì)在國際化學(xué)頂級期刊Angewandte Chemie International Edition上發(fā)表了題為“A Double Twisted Nanographene with a Contorted Pyrene Core”的研究論文（https://doi.org/10.1002/anie.202406927），揭示了扭曲手性對納米石墨烯手性光學(xué)性質(zhì)的影響機(jī)制。
我校化學(xué)化工學(xué)院2020級碩士研究生董燕萍和2022級碩士研究生張智禹分別為第一作者和第二作者。朝魯門研究員、白鳳華副教授及京都大學(xué)助教橋川祥史博士為通訊作者，內(nèi)蒙古大學(xué)為本論文第一完成單位。
該研究成果一經(jīng)刊出即被國際權(quán)威學(xué)術(shù)新聞媒體ChemistryViews作為亮點(diǎn)推介https://www.chemistryviews.org/double-twisted-chiral-nanographene/。
ChemistryViews是由16個(gè)歐洲化學(xué)組織參與的、對化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的科學(xué)家開放的一個(gè)學(xué)術(shù)網(wǎng)站，由Wiley公司承辦。他們會(huì)定期從歐洲化學(xué)出版協(xié)會(huì)和德國化學(xué)會(huì)主辦的期刊中篩選出閱讀量最高的論文，在網(wǎng)站上進(jìn)行推薦。
以芘為核心的雙重扭曲納米石墨烯
具有圓二色性（CD）和圓偏振發(fā)光（CPL）的手性光學(xué)材料在手性識別、非對稱合成、光電器件、生物成像等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。作為代表性化合物，手性納米石墨烯因其固有的手性和獨(dú)特的手性光學(xué)性質(zhì)而備受關(guān)注。
目前，手性納米石墨烯的研究重點(diǎn)集中在合成開發(fā)具有不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多重螺烯，它是由多個(gè)單重螺烯稠合而成的三維手性納米石墨烯分子。通常，由于螺烯單元內(nèi)部的排斥作用，多重螺烯的中心基元被迫產(chǎn)生獨(dú)特的扭曲手性。當(dāng)手性納米石墨烯中同時(shí)含有螺環(huán)和扭曲π-骨架時(shí)，研究者們通常會(huì)忽視扭曲骨架對手性光學(xué)性質(zhì)的影響。
該論文的作者們成功合成了一種含有雙重扭曲和四重螺旋骨架的多重螺烯，該分子在紅光區(qū)具有高摩爾吸光系數(shù)，高發(fā)光效率等優(yōu)秀的光學(xué)性質(zhì)（圖a）。更為重要的是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和理論研究發(fā)現(xiàn)，其四重螺旋單元的主要作用是固定雙重扭曲手性骨架，而正交于芘的雙扭曲結(jié)構(gòu)才是真正影響其手性光學(xué)性質(zhì)的核心因素（圖b和e）。同時(shí)，該分子還有2e–的接受/釋放能力，表現(xiàn)出穩(wěn)定的氧化還原特性（圖d）。對其進(jìn)行化學(xué)氧化可產(chǎn)生穩(wěn)定的自由基陽離子，其吸收光譜涵蓋了近紅外I區(qū)和II區(qū)（圖c）。
該工作中扭曲的芘核決定了手性納米石墨烯的電子性質(zhì)。因此，將扭曲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到納米石墨烯中是改變納米石墨烯傳統(tǒng)手性誘導(dǎo)的一種新策略。
該成果得到了國家自然科學(xué)基金、內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、內(nèi)蒙古自治區(qū)教育廳青年科技英才項(xiàng)目、京都大學(xué)化學(xué)研究所共同研究項(xiàng)目和內(nèi)蒙古大學(xué)“駿馬計(jì)劃”等項(xiàng)目資助。
朝魯門研究員主要從事分子碳的精準(zhǔn)合成及其理化性質(zhì)研究，研究方向?qū)儆谖锢碛袡C(jī)化學(xué)，是一種新型交叉學(xué)科，涉及有機(jī)合成、計(jì)算化學(xué)、光電化學(xué)等領(lǐng)域的綜合知識。希望更多熱愛物理有機(jī)化學(xué)的同學(xué)們加入朝魯門課題組（https://www.x-mol.com/groups/chaolumen）！
(供稿：化學(xué)化工學(xué)院 編輯：李文娟 審核：朱保華 劉雪峰）
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